用于内燃机的排气净化的方法和设备技术

描述了一种用于净化从能够以当量稀的空气/燃料比操作的内燃机中排放的废气进料流的排气后处理系统。该排气后处理系统包括设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器。该等离子体反应器电连接至等离子体控制器。该等离子体控制器控制该等离子体反应器以由该废气进料流的组分产生臭氧，且臭氧发生反应以氧化该废气进料流中所包含的氮氧化物以形成二氧化氮。二氧化氮在选择催化反应器装置中与还原剂发生反应以形成元素氮和水。

Method and equipment for exhaust purification of internal combustion engine

An exhaust aftertreatment system for purifying exhaust gas streams from an internal combustion engine capable of operating at an equivalent dilute air / fuel ratio is described. The exhaust aftertreatment system includes a plasma reactor positioned upstream of the selective catalytic reactor unit. The plasma reactor is electrically connected to the plasma controller. The plasma controller to control the plasma reactor by the exhaust gas feedstream components to produce ozone, ozone and nitrogen oxides react to oxidation of the waste gas contained in the feed stream to form nitrogen dioxide. Nitrogen dioxide reacts with reducing agents in the selective catalytic reactor unit to form elemental nitrogen and water.

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机的排气净化的方法和设备
本公开涉及用于内燃机的废气进料流的净化和与其相关的控制。
技术介绍
内燃机引入空气/燃料混合物至每个汽缸中，该混合物在压缩冲程期间压缩并且由压缩点火(压缩点火)或由火花塞点火(火花点火)。火花点火(SI)发动机能够以不同的燃烧模式操作，该燃烧模式包括(作为非限制性实例)均匀SI燃烧模式和分层充气燃烧模式。SI发动机还可以配置成以均匀充气燃烧点火(HCCI)燃烧模式(又称为受控自点火燃烧)操作。发动机缸内空气/燃料混合物的特征可以在于可以描述为当量、稀或浓的空气/燃料比。压缩点火发动机和火花点火发动机可以配置成在稀空气/燃料比条件下操作。与以当量操作的内燃机相比，与稀空气/燃料比操作相关联的发动机废气可以具有相对较高数量的氮氧化物，包括(例如)一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
技术实现思路
描述了一种用于净化从能够以当量稀的空气/燃料比操作的内燃机中排放的废气进料流的排气后处理系统。该排气后处理系统包括设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器。该等离子体反应器电连接至等离子体控制器。该等离子体控制器控制该等离子体反应器以由该废气进料流的组分产生臭氧，且臭氧发生反应以氧化该废气进料流中所包含的氮氧化物以形成二氧化氮。二氧化氮在选择催化反应器装置中与还原剂发生反应以形成元素氮和水。上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从某些最佳模式的以下详细描述和用于实行如随附权利要求书中限定、结合附图取得的本教导的其它实施例将容易地显而易见。附图说明例如现在将参考附图描述一个或多个实施例，其中：图1示意地说明根据本公开的内燃机和包括设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器的排气后处理系统的实施例，其中该等离子体反应器包括容积式介电阻挡放电等离子体反应器；图2示意地说明根据本公开的用于排气后处理系统的容积式介电阻挡放电等离子体反应器的实施例；图3示意地说明根据本公开的内燃机和包括设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器排气后处理系统的另一个实施例，其中该等离子体反应器包括介电阻挡放电等离子体点火器；图4示意地说明根据本公开的用于排气后处理系统的介电阻挡放电等离子体反应器的实施例；图5以图形说明根据本公开的与用于排气后处理系统的等离子体反应器的选定操作状态相关联的臭氧产量的大小；图6和图7以图形说明根据本公开的与用于排气后处理系统的点火系统等离子体反应器的选定操作状态相关联的臭氧产量的大小；以及图8以流程图形式示意地说明根据本公开的用于使选择催化反应器装置脱硫的方法。具体实施方式本文所述的概念涉及可以流体耦接至内燃机的排气出口的排气后处理系统的实施例，其中该内燃机能够以稀空气/燃料比操作。优选地结合其它排气净化装置，排气后处理系统可以用于净化从内燃机排放的废气进料流，并且包括设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器。等离子体反应器电连接至等离子体控制器，并且控制成由废气进料流的组分产生臭氧。臭氧在等离子体反应器中发生反应以氧化废气进料流中所包含的氮氧化物(NO)以形成二氧化氮(NO2)，且NO2在选择催化反应器装置中与还原剂发生反应以形成元素氮(N2)和水(H2O)。现在参考附图，其中描绘的目的是仅说明某些示例性实施例而非限制某些示例性实施例，图1示意地说明内燃机10和排气后处理系统100的实施例，该排气后处理系统包括如所示的第一催化反应器30、等离子体反应器40和设置在等离子体反应器40下游的选择催化反应器(SCR)60。等离子体反应器40在此实施例中配置为容积式介电阻挡放电等离子体反应器，其实施例参考图2进行详细描述。参考图1所示的排气后处理系统100描绘了带走是燃烧副产物的废气并且提供使废气进料流通过一个或多个排气净化元件的通道的排气后处理系统的一个实施例，其中进料流在经受可以包括氧化、还原、存储和过滤的净化过程之后最终排放至大气。本文所述的概念可以应用于包括设置在SCR上游的等离子体反应器的排气后处理系统的多个实施例。另外，本文所述的排气后处理系统的各个实施例可以有利地应用于配置成以稀空气/燃料比操作的任何内燃机，包括(例如)压缩点火发动机或稀燃火花点火发动机。如本文中所采用，术语“上游”和相关术语是指相对于所指示位置朝向流动流的出发端的元件，且术语“下游”和相关术语是指相对于所指示位置远离流动流的出发端的元件。排气后处理系统100所带走并且流过该排气后处理系统的废气在本文称为废气进料流。废气进料流的成分以及物理和化学特性可以随着废气进料流通过排气后处理系统100的各个元件(例如，等离子体反应器40、第一催化反应器30和SCR60)而改变。因而，从排气后处理系统100的各个元件中输出的废气在本文称为流出物，随着废气进料流前进通过排气后处理系统100的元件，该流出物各自可以具有不同成分以及物理和化学特性。发动机10可以配置成在四冲程燃烧循环中操作，该四冲程燃烧循环包括重复执行的进气、压缩、膨胀和排气冲程，其中冲程与缸膛内的活塞的平移相关联。发动机10的操作受控制器(ECM)12控制，该控制器经由各个通信线路14与各个传感器和各个致动器通信以监测并且控制发动机10的操作以产生机械动力。ECM12与等离子体放电控制器42通信以控制AC电源43的操作以对等离子体反应器40供电。等离子体反应器40在此实施例中配置为包括设置在排气后处理系统100的部分中的电极44的容积式介电阻挡放电等离子体反应器，并且如本文所述般操作。如本文所使用，术语“无接地”指示电极44附近缺少将能够电耦接至电接地路径的离散元件或结构。术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘等)的形式的相关非暂时性存储器部件的任何一个或各种组合。非暂时性存储器部件能够存储呈一个或多个软件或固件程序或例程的形式的机器可读指令，是组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及可由提供所描述功能性的一个或多个处理器存取的其它部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置，其中此类输入以预设采样频率或响应于触发事件而监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着包括刻度和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供理想的功能，该功能包括监测来自感测装置和其它联网控制器的输入以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。例程可以规则的间隔而执行，例如正进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地，例程可以响应于触发事件的发生而执行。控制器之间的通信和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线链路、联网通信总线链路、无线链路或任何另一种合适的通信链路而实现。通信包括以任何合适形式交换数据信号，包括(例如)经由导介电交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光学波导交换光学信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号和控制器之间的通信信号。第一催化反应器30设置成接收从内燃机10中输出的第一流出物25。第一催化反应器30可以是优选地呈洗涂基底的形式的任何合适催化装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化从能够以当量稀的空气/燃料比操作的内燃机中排放的废气进料流的排气后处理系统，其包括：设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器和设置成将还原剂喷射至所述选择催化反应器装置上游的所述废气进料流中的还原剂喷射装置；其中所述等离子体反应器电连接至等离子体控制器；并且其中所述等离子体控制器配置成控制所述等离子体反应器以由所述废气进料流的组分产生臭氧。

【技术特征摘要】
2016.04.19 US 15/1326011.一种用于净化从能够以当量稀的空气/燃料比操作的内燃机中排放的废气进料流的排气后处理系统，其包括：设置在选择催化反应器装置上游的等离子体反应器和设置成将还原剂喷射至所述选择催化反应器装置上游的所述废气进料流中的还原剂喷射装置；其中所述等离子体反应器电连接至等离子体控制器；并且其中所述等离子体控制器配置成控制所述等离子体反应器以由所述废气进料流的组分产生臭氧。2.根据权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述等离子体反应器是阻挡放电等离子体点火器。3.根据权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述等离子体反应器包括容积式等离子体反应器。4.根据权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述等离子体反应器是可控的以当所述内燃机正以稀空气/燃料比和低温条件操作时由所述废气进料流的组分产生臭氧。5.根据权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述等离子体反应器包括容积式无接地阻挡放电反应器，其包括设置在所述废气进料流中并且电连接至AC电源的电极以及设置在所述电极与外壳罩之间的介电阻挡层，其中所述外壳罩电连接至电接...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·艾狄舍里亚，K·纳拉亚拉斯瓦米，P·M·纳吉特，G·A·小舍克里，J·G·托纳，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US